交直流数字电流表设计

西安邮电大学

毕业设计（论文）题目：

院别：自动化

专业：

班级：

学生姓名：

导师姓名：职称：讲师

起止时间：2012年3月8日至2012年6月20日

毕业设计（论文）诚信声明书

本人声明：本人所提交的毕业论文《电流测量模块的设计》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注；对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。

本人完全清楚本声明的法律后果，申请学位论文和资料若有不实之处，本人愿承担相应的法律责任。

论文作者签名：时间：年月日

指导教师签名：时间：年月日

西安邮电大学

毕业设计(论文)任务书

学生姓名指导教师职称

院系自动化学院专业自动化

题目电流测量模块的设计

任务与要求

1、设计一个电流测量模块，可对直流或交流的电流大小进行测量，

测量范围为0-10A，测量结果可显示或以标准接口方式输出；

2、硬件模块设计；

3、完成毕业设计论文；

开始日期2012-3-8 完成日期2012-6-20

学院主任(签字) 2012 年 1 月8 日

西安邮电大学

毕业设计 (论文) 工作计划

学生姓名指导教师职称讲师

院系自动化学院专业自动化

题目电流测量模块的设计

工作进程

起止时间工作内容

第1周通过书籍和网络搜集相关电流测量的资料

第2周至第4周对大电流测量的原理进行分析，对合理性进行论证第5周至第7周硬件电路设计及修正

第8周至第11周程序设计及实验

第12周软硬件联调及程序优化

第13周至第14周书写毕业论文

主要参考书目(资料)

《单片机C 语言编程与实例》 《传感器技术与应用》 《模拟电子技术》 相关网站 等

计算机、配套软件和相关硬件设施。

除每周定时具体指导外，学生有问题也可随时联系指导。

如有特殊原因可是当调整，否则按计划执行。

主要参考书目(资料) 主要仪器设备及材料

论文(设计)过程中教师的指导安排

对计划的说明

西安邮电大学

毕业设计(论文)开题报告自动化学院自动化专业 08 级 01 班

课题名称：电流测量模块的设计

学生姓名：学号：

指导教师：

报告日期：2012年3月18日

1.本课题所涉及的问题及应用现状综述

研究问题：

设计一个电流测量模块，可对直流或交流的电流大小进行测量，测量范围为0-10A，测量结果可显示或以标准接口方式输出。主要技术指标：供电电压：220V （+_10%）测量范围：0—10A

设计拟采用电流耦合器，把大电流转变为小电流，然后再对其采样。控制器可采用其它AT89C52单片机或其它高级处理器。

国内外发展状况:

85C1电流表经过多年来的发展，在国内已经形成完整成熟的产业链，上下游厂家近万家。对85C1的生产和发展提供了良好的氛围。据目前统计来看国内生产厂家有近千家，大都完成了技术改造。由单一走向全面。

CS5460A是美国Crystal公司推出的一款用于测量电压、电流、功率、能量的集成芯片，该芯片的主要特点是精度高、性能强、成本低且无需微控制器也可独立运行，它是CS5460的增强版。C8051F310是美国Silicon Labs公司推出的一款具有8051内核的高性能单片机，它的运行速度为普通8051单片机的12倍，主要特点是高速率、低功耗、外围器件少、可靠性高。

现代工业仪器仪表的发展，不但取决于产品技术水平，而且涉及工程应用技术。近年来，不少测控设备生产企业以及火电、石化、冶金等应用部门的科技型企业和工程公司在应用软件开发和系统集成技术等方面有了相当进展，通过承担国外控制系统和产品的工程应用，掌握了一批大型工程和装置的自控应用技术。但随着国外现场总线、SOLUTION、MIV、EPC等技术和工程总成方式的发展，我国自控系统及现场仪表进入大型工程的困难将进一步增加。与国外相比有如下差距：

差距一：产品可靠性差。现代工业仪器仪表的总体特征是高可靠性、高性能、高适用性，我国企业的大部分产品与国外产品的差距也正是在这方面。例如，我国自行研发的分散型控制系统(DCS)和电磁流量计，这些产品的基本性能和功能已接近国际水平，但在可靠性和工程应用能力等方面尚有一定差距。

差距二：数字化、智能化、集成化水平低。现代工业仪器仪表的技术特点和趋势是数字化、智能化、网络化和集成化，而我国产品一般常规品种居多，智能型产品刚刚起步。以核电控制系统及仪表集成为例，由于基础较弱，进入数字控制技术时代以后，差距更大。

差距三：高新技术差。国外的智能执行器已采用变频调速、新型电机、低工耗、微型压电陶瓷I/P转换器、蓝牙通信技术、智能化和现场总线等新技术，而国内才开始起步。

差距四：产品精密度低。以质量流量计为例，国外的测量精度分为4个档次，

2．本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析

需要重点研究的关键问题是：

A、直流电流测量电路的设计。

B、模数（A/D）转换与数字显示电路。

解决的思路：

A、直流电流的测量

测量电流是根据欧姆定律，用合适的取样电阻把待测电流转换为相应的电压，再进行测量。如图2.1

图2.1 直流电流测量电路

B、交流电流的测量电路

数字万用表中交流电压、电流测量电路是在分压器或分流器之后串入了一级交流—直流（AC--DC）变换器，如图（2.2）所示。

图2.2 交流电流的测量电路

C、模数（A/D）转换与数字显示电路

A/D转换部分本系统采用了ADC0808芯片. ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D 转换，实际使用时采用ADC0809进行A/D转换。；

显示电路方面采用了LCD1602。1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用。

总结：

本设计是基于SAT89C52单片机开发平台和自动控制原理的基础上实现的一种数字电流表系统。该系统采用单片机作为控制核心，通过发射极实现被测电流的数据采样；使用系列比较器检测输入电流的范围，并通过A/D转换实现了输入量程的自动转换；由LCD1602将电流信号显示出来。